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科学汇 | 滑板首秀奥运会,很多同学问了同一个问题:滑板为啥能跟着滑手飞

 

钱江晚报·小时新闻记者 郑琳

今年,滑板首次成为奥运会正式比赛项目。8月4日,女子碗池比赛共有13个国家及地区的20位滑手出战,张鑫是碗池赛场上唯一一位中国滑手。此前,张鑫的队友,16岁的滑板少女曾文蕙参加了滑板街式项目,并取得了第6名的好成绩,成为中国历史上闯入奥运滑板决赛的第一人。

看到滑手们踩着滑板飞檐走壁,做各种精彩的空中动作,惊叹之余,同学们是否想过背后的科学奥秘呢?本期,我们邀请杭州市惠兴中学科学教师陈璐, 来为大家分析滑板运动里的物理知识。

豚跳的秘密

滑板为什么能和人一起跳

滑板运动中有一个经典动作叫“豚跳”(Ollie),就是滑手能带着滑板一起跳起来。这是各种高阶滑板动作的基础,也是初学者面对的第一道“坎儿”。这个动作做不好,你就不能说自己学会了滑板。

那么,为什么滑板能跟着滑手一起升空呢?今天我们就用初中物理知识来分析一下,滑板受到哪些力的作用。

首先,滑手在做豚跳之前,有3个力作用在滑板上:滑手对板面的压力,滑板的重力,以及地面对滑板的支持力。这三个力合力为0,所以滑板受力平衡保持稳定。

在做豚跳前,首先要摆好姿势,后脚踩在板尾上,前脚放在滑板的中前部。

接着,滑手用后脚猛踩板尾起跳,此时,板尾会受到一个点板的力F1,而滑手的前脚已经离开了板面。由于F1作用在滑板的一侧,会使得板头迅速翘起来,让滑板作顺时针旋转。

当板尾碰地时,地面对板尾有个很大的向上反作用力F2。F2的结果使滑板向上弹起,离开地面。

当滑板到空中时,滑手的前脚还会继续往前上方带,利用鞋对板面砂纸的摩擦力F3把滑板往上拉得更高。这个摩擦力F3,可以让滑手很好地控制滑板的腾空高度和空中姿态。

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仍在上升时,滑手开始下压前脚,对滑板前侧施加压力F4,这时板头被压下,板尾抬起。滑手后腿上收以让板尾有足够的空间让板尾上升。如果这个时机抓的很准,他的后脚和板尾就会结合成一整体。

最后板拉平到最高点,双脚都接触板面,滑手和板开始在重力作用下一起下落。

当滑手完成全套动作,滑板看起来就像粘在脚上一样,和滑手同起同落了。

从很高的楼梯飞跃下来

滑手如何保护自己

在日常生活中,如果我们用很快的速度奔跑,从一个比较高的楼梯跃下来的话,多半是要摔个嘴啃泥,很可能会摔伤。但是,滑板运动员却经常踩着滑板从高处飞跃而下,却安然无恙。这又是为什么呢?

这就涉及到滑板运动的另一个基础动作——嬉皮跳(Hippie Jump)。嬉皮跳是在滑行的过程中,从滑板上起跳,然后再落回到滑板上继续前进。

由于在滑行的时候,滑手和滑板是相对静止的,所以虽然滑手在旁人看来是在往滑行的方向跳跃,但是相对滑板而言只是垂直跳跃。因此不管滑板滑得多快,只要这个人相对于滑板只做垂直跳跃,就能平稳地落回到滑板上,他最终所受到的力也几乎只有垂直方向的。

那么,如果滑手是踩着滑板从阶梯上跳下来,他实际上也是做了一个嬉皮跳,不管他以多大的速度从台阶上“飞”下来,只要能保持和滑板一样的前进速度,他就相当于垂直从台阶上跳跃下来一样。这和我们跑着从台阶上跳下是不同的,如果没有滑板,我们落地的时候还会受到地面给我们的水平方向的摩擦力,这个摩擦力会导致身体受伤。

并且,由于滑板的轮子还有板面的弹性,使得滑手在垂直方向上受到的冲击力也能被缓解,从而让滑手可以从更高的地方跳下来而不受伤。

了解了这个道理,我们就可以知道,很多运动员在摔倒的时候,为什么采用滚动的方式。因为那样可以减少水平方向的动量,用滚动摩擦代替滑动摩擦,摩擦力就小了很多,对身体的伤害也就大大减小了。

思考题

如图所示,滑板运动员沿水平地面向右匀速滑行,在横杆前相对滑板竖直向上跳起,人与滑板分离,然后分别从杆的上、下通过,下列说法正确的是

A.匀速滑行时,滑板所受重力与地面对滑板的支持力是一对平衡力

B.运动员跳起跃过横杆的过程,在最高处时的动能最小

C.滑板的表面应该尽量光滑,以减小摩擦力

D.越过杆后运动员仍将落在滑板上,是因为人和滑板都受到惯性的作用

参考答案:B

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来源:钱江晚报·小时新闻

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